周期境界条件（Periodic Boundary Conditions, PBC）

チュートリアル３：

メタンを利用したダイヤモンド結晶の基本単位胞の組み立て
（３次元PBC）

3-2　ツールバーの「Element Fragment」ボタンをクリックし、表示される周期表パレットから「C (Carbon)」を選択してから、Select Carbon Fragmentエリアの「Carbon Tetrahedral」を選択します。これで、「現在のフラグメント」を「Carbon Tetrahedral」フラグメントにできます。

3-3　分子ビューウィンドウの中でクリックし、メタン分子を描画します。

3-4　ツールバーの「Center」ボタンをクリックし、分子をビューウィンドウの中央へ持って来て全原子が見えるようにします。

3-7　ダイヤモンドのCC結合距離の実験値に合うように、CH結合距離を修正します。ツールバーの「Modify Bond」ボタンをクリックし、ビューウィンドウの１番と２番原子をクリックします。「Semichem Smartslide」ダイアログが表示されますので、結合距離を1.07から1.54に修正し「OK」ボタンを押します。全てのCH結合距離は、 Td対称性を保たせるために、1.54へ自動的に修正されます。「Point Group」ダイアログで「Enable Point Group Symmetry」ボックスのチェックを外してから「OK」ボタンを押してください。

3-8　「Edit」メニューから「PBC」を選択し、ダイアログを表示させます。

3-9　このダイアログの「Symmetry」タブ内で、「Lattice Dimensions:」ドロップダウンリストから「Three」を選択してください。

3-10　ダイアログの「Cell」タブをクリックしてから、「Place」ボタンを押します。これにより、分子ビューウィンドウのどの原子でも、マウスで選択してセルの原点（O(0,0,0)）とすることができます。さらに、「Moving」ドロップダウンリストから、「Whole Cell」を選択してください。これにより、セルの原点となる頂点だけでなく、全体が移動します。分子ビューウィンドウで、３番の原子をクリックしてください。

3-14　ダイアログの「Contents」タブをクリックして、表示される「Atom List」エディターの「Edit」メニューから「Delete => All Redundant Atoms」を選択してください。

3-15　ダイアログの「Contents」タブで、「Atom List」エディターの「Symbol」カラム２行目の水素原子を炭素原子に変更してください。変更したセル以外の場所をクリックすると、分子ビューウィンドウが変更されます。

3-16　ダイアログの「Contents」タブで、「Bonds」ポップアップメニューから「Rebond All」を選択してください。

3-17　基準の単位セルと複製されたセルの原子間の結合は、デフォルトではLowレイヤー形式で表示されます。「PBC」ダイアログの「View」タブをクリックし、「Replicate Contents Display」ドロップダウンリストから「Dull」を選択してください。今回の場合、その方が見やすいでしょう

3-18　以上で、ダイヤモンド結晶の３次元PBCモデルの基本単位胞を設定できました。

3-19　「PBC」ダイアログの「View」タブで「Show All Boundary Atoms」チェックボックスをチェックし、セルの境界上および内部全ての原子を表示させます。

3-20「PBC」ダイアログの「View」タブで、「Cell Replication」の「a」「b」「c」の値をそれぞれ「２」とする事で、２つのセルを各軸に沿って表示させます。

3-21　「PBC」ダイアログの「View」タブで、「Cell Replication」の「Combine」ボタンをクリックします。これにより、基本セルと複製されたセルが統合され、基本単位胞より８倍大きな「スーパーセル」となります。原子の番号が変わっています。また、表示されているセルの数が、混乱を避けるため自動的に１に減らされています。